スマートキーレスドアロック：ArduinoとAndroid Bluetoothでパスワード制御

必要な部品と材料

部品	数量	備考
Arduino UNO	1	メイン制御
HC-05 Bluetoothモジュール	1	スマホと通信
サーボモーター（Tower Pro MG996R）	1	デッドボルト駆動用、高トルク推奨

必要な工具

• 3Dプリンター（筐体パーツ出力用）
• はんだごて、ニッパー、ドライバー等

使用するソフトウェア

• Arduino IDE
• MIT App Inventor 2 - Androidアプリ開発（ノーコード）

プロジェクト概要

鍵を持ち歩く必要のない、Bluetooth経由でスマートフォンから施錠・解錠できるスマートドアロックを自作します。ロック本体はドア内側に設置するため、外部から物理的に破壊されにくい構造です。Androidアプリでパスワードを入力し「開錠/施錠」ボタンをすと、コマンド＋パスワードがBluetoothで送信され、Arduino側でパスワード照合後、サーボモーターでデッドボルトを駆動します。結果（開錠/施錠/パスワード誤り）はアプリにフィードバック表示されます。

3Dプリント筐体

すべての構造パーツは3Dプリントで製作します。Thingiverseユーザーridercz氏の設計（Thing #2350856）をベースに、Rack_Holder.stl以外を使用。LT版（軽量版）でも強度十分です。Anet A8等で出力後、ネジ4本でしっかり固定して組み立てます。

Arduinoプログラムの仕組み

アプリから送信される文字列はOPEN=パスワードまたはCLOSE=パスワードの形式。=を区切り文字としてコマンドとパスワードを分離し、事前設定パスワード（デフォルトarduPi）と照合。一致すればコマンドに応じてサーボを駆動（開錠: 0度、施錠: 65度）し、結果をシリアル（Bluetooth経由でアプリへ）返信します。

回路図・配線

• HC-05 TX → Arduino RX (ピン0)
• HC-05 RX → Arduino TX (ピン1) ※分圧回路（1kΩ+2kΩ等）で3.3Vレベルに変換必須
• HC-05 VCC → 5V、GND → GND
• サーボ信号線 → デジタルピン9、VCC → 5V、GND → GND
• サーボ駆動電流が大きいため、別途5V電源（2A以上推奨）から給電すると安定

ドアへの取り付け

1. 組み立て済みロックユニットをドア内側にネジ4本で固定
2. HC-05をロック筐体の所定位置にホットグルーで固定
3. Arduino基板をロック下部に配置し、配線接続
4. 5V 1A以上のACアダプターで給電

Androidアプリ開発（MIT App Inventor 2）

基本版アプリ作成手順

1. App InventorにGoogleアカウントでログイン
2. 新規プロジェクト「BluetoothControlDoorLock」作成（スペース不可）
3. デザイナーで以下を配置：
   • ListPicker: 「Connect to Bluetooth Device」
   • Label: 「Enter Password」
   • TextBox (Passwordモード): パスワード入力
   • Button: 「Open Door」
   • Button: 「Close Door」
   • BluetoothClient（非表示コンポーネント）
4. ブロックエディターでロジック構築：
   • ListPicker.BeforePicking → BluetoothClient.AddressesAndNames設定
   • ListPicker.AfterPicking → BluetoothClient.Connect実行
   • Open Doorボタン.Click → "OPEN=" + TextBox.TextをBluetoothClient.SendTextで送信
   • Close Doorボタン.Click → "CLOSE=" + TextBox.Textを送信
   • BluetoothClient.DataReceived → 受信テキストで「OPEN」「CLOSE」「WRONG」を判定し、Notifierでダイアログ表示
5. メニュー「Build」→「App (save .apk to my computer)」でAPK生成・インストール

高機能版アプリ（BTcontrol）

基本版に以下の機能を追加した完成版アプリを提供しています：

• 起動時Bluetooth無効なら有効化ダイアログ表示
• ペアリング・接続状態の表示（MACアドレス・デバイス名）
• 開錠/施錠成功時のトースト通知
• パスワード不一致時のエラー表示
• 接続エラー時のリトライ・メッセージ表示

ダウンロード：

• ソース（.aia）: door-lock_android_source_PDi5PbxDwC.aia - インポートして改造可能
• APK: door-lock_android_app_K05l3Csr61.apk - 直接インストール可能
• Google Play: BTcontrol

Arduinoスケッチ

#include <Servo.h>
Servo myservo;

String inputString = "";
String command = "";
String value = "";
String password = "arduPi";  // 任意のパスワードに変更可能
boolean stringComplete = false;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  inputString.reserve(50);
  command.reserve(50);
  value.reserve(50);
  myservo.attach(9);
}

void loop() {
  if (stringComplete) {
    delay(100);
    int pos = inputString.indexOf('=');
    if (pos > -1) {
      command = inputString.substring(0, pos);
      value = inputString.substring(pos + 1, inputString.length() - 1);
      
      if (!password.compareTo(value) && (command == "OPEN")) {
        openDoor();
        Serial.println(" OPEN");
        delay(100);
      } else if (!password.compareTo(value) && (command == "CLOSE")) {
        closeDoor();
        Serial.println(" CLOSE");
        delay(100);
      } else if (password.compareTo(value)) {
        Serial.println(" WRONG");
        delay(100);
      }
    }
    inputString = "";
    stringComplete = false;
  }
}

void serialEvent() {
  while (Serial.available()) {
    char inChar = (char)Serial.read();
    inputString += inChar;
    if (inChar == '\n' || inChar == '\r') {
      stringComplete = true;
    }
  }
}

void openDoor() {
  myservo.write(0);
  delay(100);
}

void closeDoor() {
  myservo.write(65);
  delay(100);
}

セキュリティ考慮事項と改善案

• パスワード平文送信：Bluetooth SPPは暗号化されていないため、盗聴リスクあり。本格運用時はBLE＋暗号化、またはチャレンジレスポンス認証の導入を推奨
• リプレイアタック対策：タイムスタンプやナンスを追加し、同一コマンドの再利用を防止
• 物理セキュリティ：非常用機械鍵併用、非常時手動解錠機構の追加
• 電源バックアップ：LiPoバッテリー＋充電回路で停電対応
• ログ機能：開閉履歴をEEPROMやSDカードに記録
• 複数ユーザー対応：ユーザー別パスワード・権限管理

参考リンク

• Thingiverse設計ファイル: Servo Door Lock
• App Inventorチュートリアル: 公式